پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته شیمی در دانشگاه اصفهان
پژوهشگر: محمد هادی محمدی
استاد راهنما: پروفسور حسین فقیهیان
استاد مشاور: دکتر حسین کاظمیان
تاریخ دفاع: اسفندماه 1384
با درجه: عالی (53/19)
مقدمه:
نیترات (Nitrate) آنیون قابل توجهی بویژه در زمینه های بیولوژیکی است. وجود آنیون نیترات مازاد در منابع آب به دلیل آلودگی توسط فاضلابهای صنعتی و یا ناشی از کودهای کشاورزی است. مضرات مقادیر زیاد نیترات در آب بخوبی شناخته شده است. ابتلا به عارضه سندروم نوزاد آبی (Blue baby syndrome) که متموگلوبینمیا (Methemoglobinemia) نیز نامیده می شود از جمله این مضرات است. همچنین مصرف مداوم از منابع آب شرب حاوی سطح بالایی از نیترات می تواند مشکلات صحی دیگری از قبیل ابتلا به انواع سرطانهای گوارشی و بیماریهای ژنتیکی، بوجود آورد.
زئوليتها (Zeolite) آلومينو سيليكاتهاي کریستالینی هستند كه از ساختارهاي چهار وجهي [TO4] تشكيل شده اند كه در آنها T نشان دهنده اتم سيليس يا آلومينيوم است. تلاشهاي زيادي در جهت اصلاح زئوليتها به شيوه جانشيني همریخت در چارچوبهي آنها جريان دارد. در اين تحقيق اصلاح ساختاري كلينوپتيلولايت طبيعي(Natural Clinoptilolite) به شيوه جانشيني همریخت جهت تغيير بار منفي خالص چارچوبه به بار مثبت و استفاده از آن برای حذف آلودگیهای آنیونی در محلولهای آبی، صورت گرفت.
بخش تجربی:
مقدار مشخصي از نمونه ی زئولیت طبیعی توزين شد و با مقادير اضافي نمك آمونيوم دي هيدروژن فسفات(NH4H2PO4) به نسبت 1: 10 (وزني / وزني) در يك بوته چيني مخلوط شد. شرايط حالت مذاب ( oC 220) به مدت 24 ساعت حفظ شد. سپس ماده مذاب به داخل آب بدون يون ريخته شد و جهت حذف نمكهاي فسفاتي كه وارد واكنش نشده بودند به شدت بههم زده و شسته شد. محصول پس از جداسازي در دماي oC 110 خشك شد و در دسيكاتور حاوي محلول سديم كلرايد اشباع جهت جذب حداكثر آب تعادلي نگهداري شد.
نمونه ها در اين تحقيق با تكنيك هاي مختلف تجزیه ای نظير میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی مادون قرمز (IR)، طیف سنجی فلورسانس اشعه ی ایکس (XRF)، پراش اشعه ایکس (XRD)، وزن سنجی حرارتی (TG)، و وزن سنجی حرارتی اشتقاقی (DTG) مورد بررسی وشناسایی قرار گرفتند.
خواص تبادل يوني نمونهي اصلاح شده براي آنيونهاي نيترات، نيتريت و فلورايد با قرار دادن 000/1 گرم از زئوليت فسفاته در مجاورت 50 ميلي ليتر محلول يك مولار از هر آنيون مورد بررسي قرار گرفت. همدماهاي تبادل آنيوني براي نيترات رسم شد.
برای مطالعه مقدار آنیون های تعویض شده از تکنیک های کروماتوگرافی یونی (IC) و تجزیه فعالسازی نوترونی (NAA) استفاده شد.
نتایج:
براساس بررسيهاي انجامشده نتايج حاصله را مي توان چنين خلاصه نمود:
1- امكان تبديل زئوليت طبيعي كلينوپتيلولايت به زئوليت جديد اصلاح شده به شيوه جانشيني همشكل دراثر واکنش با نمکهاي مذاب وجود دارد و ميتوان شرايط را جهت دستيابي به يك محصول با ويژگي هاي خاص بهينه نمود.
2- نتايج تجزيه حرارتي و الگوي پراش اشعه ايكس نمونههاي اصلاح شده، نشاندهنده اين موضوع است كه در فرايند اصلاح، امكان تشكيل ساختار جديدي وجود دارد كه به دليل وجود بار مثبت در ساختار كريستالي خود امكان جذب آنيونها بویژه نیترات را دارند.
تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه کلینوپتیلولایت طبیعی (الف) و نمونه اصلاح شده (ب) را در شکل مشاهده می کنید.
3- در بررسي ايزوترم تبادل آنيونهاي نيترات و فلورايد، به منظور بررسي گزينشپذيري زئوليت
اصلاح شده نسبت به آنها ، مشخص شد که با بالا رفتن دما گزينشپذيري نسبت به آنيون نيترات كاهش مي يابد.
4- با توجه به اهميت رفع مشكلات زيستمحيطي ناشي از آنيونهاي موجود در پسابهاي صنايع مختلف، كاربرد زئوليت جديد توليد شده در اين موارد توصيه ميشود.
